SimpleFOC之ESP32（四）—— 电流闭环控制Inline

原创 2023-12-20 14:24:14 1.3w 阅读 AI写同款

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本文深入探讨了磁场定向控制（FOC）中电流闭环控制的重要性及其对电机效率和力矩控制精度的影响。通过介绍Inline电流检测原理和技术细节，指导读者完成硬件连接，并提供了基于SimpleFOCShield的代码修改和调试指南。

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说明

SimpleFOCShield和ESP32drive-D的板载电流采样为Inline模式，ESP32drive为Lowside模式，稍后另起一章讲解。

FOC（Field-Oriented Control），即磁场定向控制，磁场大小与绕组中的电流成正比，所以对磁场的控制在程序上就是对电流的控制。前几节的程序并没有使用电流环，而是直接使用电压值，确实可以达到还行的效果。但是这样做有两个问题：

1、不能保证i_d为零，i_q等于目标值，因此电机并不能工作在效率最高的状态，力矩控制也是不准确的。
2、相电压施加在电感上产生相电流，电压和电流有相位差且并不恒定，低速运行时相位差对电机的影响不明显，但是当速度快了或者速度变化率高了以后，相位差的影响就会非常明显。

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内置电流检测（InlineCurrentSense）是使用起来最简单但是最精准的技术。采样电阻串联在电机相线上，检测的电流始终都是电机相电流，因为电感中的电流不会突变，所以无论PWM占空比的状态如何，采样到的电流都是连续稳定的。

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ESP32drive 购买链接：https://item.taobao.com/item.htm?ft=t&id=662591519566，图锐科技
电机购买链接：https://item.taobao.com/item.htm?ft=t&id=643573104607，图锐科技

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电流采样需要PWM输出与采样输入引脚对应，所以必须了解SimpleFOCShield的原理图，
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如果是AS5600编码器，如下

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如果是AS5047P编码器，如下

力矩模式、速度模式、角度模式，三种控制模式都在这一个代码上实现，修改控制模式可实现切换。
修改这些需要对电机控制有一定的了解，本人假定你在看到这篇文章之前已经看过我之前的系列教程，如果你是第一次对着教程修改这些代码，很有可能会出错，请先熟悉SimpleFOC的基本操作后再进阶本篇。
代码修改容易，但是明白每一个参数对电机的影响需要反复对比操作。
先调试力矩模式，调整电流PI参数（voltage模式不需要），电机稳定后，
再调试速度模式，调整速度PI参数，电机稳定后，
再调试角度模式，调整P参数，保证电机稳定。

本节代码在SimpleFOCShield上验证，